গলন এবং বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ

কোনো পদার্থের তাপমাত্রা না বদলে অবস্থা পরিবর্তনের জন্য যে তাপ গ্রহণ বা বর্জন হয়, তাকে সুপ্ততাপ বলে। সুপ্ত মানে লুকানো: তাপের আদান-প্রদান হচ্ছে, কিন্তু থার্মোমিটারের পাঠ বদলাচ্ছে না। এর অর্থ তাপ হারিয়ে যাচ্ছে নয়; শক্তি অণুগুলোর পারস্পরিক বিন্যাস ও বন্ধনের অবস্থার পরিবর্তনে ব্যবহৃত হচ্ছে।

গলনাঙ্কে তাপমাত্রা অপরিবর্তিত রেখে কঠিনকে তরলে পরিণত করতে প্রয়োজনীয় তাপ হলো গলনের সুপ্ততাপ। স্ফুটনাঙ্কে তাপমাত্রা অপরিবর্তিত রেখে তরলকে বাষ্পে পরিণত করতে প্রয়োজনীয় তাপ হলো বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ। প্রথম ক্ষেত্রে অণুগুলোর বন্ধন শিথিল হয়; দ্বিতীয় ক্ষেত্রে অণুগুলো তরলের পারস্পরিক আকর্ষণ কাটিয়ে গ্যাসীয় অবস্থায় যায়।

গণনায় একক ভরের অবস্থা পরিবর্তনে প্রয়োজনীয় সুপ্ততাপ ব্যবহার করা হয়:

$Q=mL$।

এখানে $Q$ মোট গ্রহণ বা বর্জন করা তাপের পরিমাণ, SI একক জুল; $m$ পদার্থের ভর, একক কিলোগ্রাম; $L$ একক ভরের জন্য সুপ্ততাপ, একক $\mathrm{J\,kg^{-1}}$। বরফ গলনের জন্য $L=334\ \mathrm{kJ\,kg^{-1}}=334000\ \mathrm{J\,kg^{-1}}$। একই পদার্থের বেশি ভরকে সম্পূর্ণ রূপান্তর করতে সেই অনুপাতে বেশি তাপ লাগে।

উদাহরণ: গলনাঙ্কে থাকা ২৫০ গ্রাম বরফ সম্পূর্ণ গলাতে কত তাপ লাগবে?

• প্রথমে ভরকে SI এককে নিই: $m=250/1000=0.25\ \mathrm{kg}$।
• বরফ ইতিমধ্যে গলনাঙ্কে আছে, তাই এখানে শুধু গলনের তাপ হিসাব করতে হবে।
• $Q=0.25\times334000=83500\ \mathrm{J}=83.5\ \mathrm{kJ}$।
• এই তাপে বরফ একই তাপমাত্রার পানিতে পরিণত হয়; পানিকে আরও গরম করার তাপ এতে অন্তর্ভুক্ত নয়।

উল্টো পরিবর্তনে একই ভরের জন্য একই অবস্থায় সমপরিমাণ তাপ বের হয়। পানি বরফ হলে গলনের সময় নেওয়া তাপ ছাড়ে; বাষ্প ঘনীভূত হয়ে পানি হলেও তাপ ছাড়ে। বাংলাদেশের উপকূলে ঘূর্ণিঝড়ের সময় জলীয় বাষ্প জলকণায় পরিণত হয়ে যে শক্তি ছাড়ে, তার উৎসও সুপ্ততাপ। শরীরের ঘাম বাষ্পীভূত হওয়ার সময় শরীর থেকে তাপ নিয়ে শীতল করে।

সাধারণ ভুল হলো গ্রামকে কিলোগ্রামে না বদলে সূত্রে বসানো, অথবা সুপ্ততাপ গ্রহণে তাপমাত্রা বাড়বে ভাবা। অবস্থা পরিবর্তনে অভ্যন্তরীণ শক্তি বাড়তে পারে, অথচ অণুর গড় গতিশক্তি অপরিবর্তিত থাকে।

মনে রাখো: সুপ্ততাপ অবস্থা পরিবর্তন করে, তাপমাত্রা নয়; মোট তাপ পেতে ভরকে একক ভরের সুপ্ততাপ দিয়ে গুণ করতে হয়।